Связывание гемоглобина с оксидом углерода

Оксид углерода (угарный газ, СО) обладает гораздо большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Даже при крайне низких парциальных давлениях СО гемоглобин превращается в карбоксигемоглобин:

(8)

Равновесие этой реакции значительно смещено вправо, поэтому кривая диссоциации карбоксигемоглобина имеет очень крутой наклон. Высокое сродство оксида углерода к гемоглобину обусловлено тем, что СО диссоциирует от Hb гораздо медленнее, чем О₂ [3]. Максимально эффективная концентрация для СО (с. 720) составляет 30 ppm (частей на миллион), что соответствует F_CO = 3-10~⁵ (0,003 об.%). В артериальной крови человека, пребывающего достаточно долго в среде с таким содержанием СО, на долю НbСО приходится около 5% общего содержания гемоглобина. Парциальные давления СО и О₂, при которых содержание соответственно НbСО и НbО₂ составляет по 5%, соотносятся как 1:350. Иными словами, в данных пределах парциальных давлений сродство Hb к СО примерно в 350 раз выше, чем к О₂.

Токсичность оксида углерода обусловлена именно высоким сродством этого соединения к гемоглобину. СО представляет собой газ без цвета и запаха, образующийся при неполном сгорании органических веществ. Иногда он входит в состав бытового газа; кроме того, он выделяется при работе двигателей внутреннего сгорания. Даже при низких концентрациях СО вытесняет кислород из соединения с гемоглобином, при этом последний теряет способность к переносу О₂. В норме на долю НbСО приходится лишь 1 % общего количества гемоглобина в крови; у курильщиков же к вечеру она достигает 20%. Об опасности, которую угарный газ представляет для автомобилистов, говорит тот факт, что на дорогах с особенно интенсивным движением содержание СО в воздухе достигает 3-10^-4. При такой концентрации СО шахтерам положено надевать дыхательные аппараты.

Токсичность угарного газа обусловлена не только блокированием гемоглобина, но и другим эффектом. Когда часть гемоглобина превращается в НbСО, кривая диссоциации оксигемоглобина (для гемоглобина, еще не блокированного СО) сдвигается влево [3] и может в итоге приобретать форму гиперболы. В результате происходит еще большее снижение напряжения О₂ в тканевых капиллярах.

При тяжелом отравлении угарным газом, отличительным признаком которого служит вишнево-красная окраска крови, жизнь пострадавшего можно спасти путем немедленного применения искусственного дыхания, по возможности с чистым кислородом. При этом напряжение кислорода в крови увеличивается, и О₂ частично вытесняет СО из связи с гемоглобином. Рекомендуется также переливание большого количества крови, так как при этом в кровь пострадавшего поступает гемоглобин, способный переносить кислород.

22.3. Перенос со2 кровью Формы транспорта со2

Диоксид углерода (СО₂, углекислый газ)-конечный продукт окислительного метаболизма в клетках - переносится с кровью к легким и удаляется через них во внешнюю среду. Подобно кислороду, диоксид углерода может переноситься как в физически растворенном виде, так и в составе химических соединений. Химическое связывание СО₂ - более сложный процесс по сравнению со связыванием кислорода. Это обусловлено тем, что механизм, отвечающий за транспорт СО₂, должен одновременно обеспечивать поддержание постоянства кислотно-щелочного равновесия крови и тем самым внутренней среды организма в целом.

Связывание СО₂ [15]. Напряжение СО₂ в артериальной крови, поступающей в тканевые капилляры, составляет 40 мм рт. ст. (5,3 кПа). В клетках же, расположенных около этих капилляров, напряжение СО₂ значительно выше, так как углекислый газ постоянно образуется в процессе метаболизма. В связи с этим физически растворенный СО₂ диффундирует по градиенту напряжения из тканей в капилляры. Здесь некоторое количество углекислого газа остается в растворенном состоянии, но большая часть СО₂ претерпевает ряд химических превращений (рис. 22.9). Прежде всего происходит гидратация молекул СО₂ с образованием угольной кислоты, сразу же диссоциирующей на ион бикарбоната и протон:

(9)

В плазме крови эта реакция протекает очень медленно; в эритроците же она ускорена примерно в 10 тыс. раз. Это связано с действием фермента карбоангидразы [6, 24]. Поскольку этот фермент